JPH0634571B2 - ステツピングモ−タ - Google Patents

ステツピングモ−タ

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JPH0634571B2
JPH0634571B2 JP58032967A JP3296783A JPH0634571B2 JP H0634571 B2 JPH0634571 B2 JP H0634571B2 JP 58032967 A JP58032967 A JP 58032967A JP 3296783 A JP3296783 A JP 3296783A JP H0634571 B2 JPH0634571 B2 JP H0634571B2
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JP
Japan
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pole
pole teeth
rotor
poles
stator
Prior art date
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JP58032967A
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JPS59159660A (ja
Inventor
正文 坂本
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Nidec Advanced Motor Corp
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Japan Servo Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • H02K37/10Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
    • H02K37/12Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K37/14Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K37/18Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures of homopolar type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はステツピングモータ、特に5の整数倍の数の磁
極を備えた固定子と、この固定子に対向する極歯を有す
る円板状回転子ヨークによつて永久磁石を挾んでなる回
転子とよりなる永久磁石形ステツピングモータの改良に
関するものである。
第1図(a),(b)は従来より実施されている4相ステツピ
ングモータを示し、1はステータハウジング、2,2は
エンドブラケツト、3は軸受、4は固定子鉄芯、5は固
定子の巻線、6は回転子軸、7は回転子ヨーク、8は回
転子の永久磁石である。固定子鉄芯4には第1図(b)に
示すように磁極4−1〜4−8と8個の磁極が放射状に
植設され、各磁極には巻線5−1〜5−8が巻装され各
磁極の先端には複数個の極歯4aが等ピツチで設けられ
ている。又回転子ヨーク7の外周には極歯7aを備え、
上記永久磁石8には軸方向にN極とS極とが着磁し、極
歯7aはN極とS極が交互に現われるように形成されて
いる。更に固定子の磁極の先端に設けた極歯の幅と回転
子ヨークに設けた極歯の幅とはほぼ一致するように設け
てある。第1図(c)は固定子鉄芯4の磁極と回転子ヨー
ク7の極歯との関係位置を示す展開図で、便宜上固定子
鉄芯4の極歯の数を1として図示してあるが複数個設け
た場合も同じである。第1図(c)に於て固定子鉄芯4の
磁極は4−1〜4−8と8個であり、又回転子ヨーク7
の極歯の数はr1〜r10と10個で夫々等ピツチで配設
され、回転子ヨーク7の極歯の配設ピツチをθrとする
と回転子ヨーク7の極歯と固定子鉄芯4の極歯の幅は夫
々ほぼ となつている。第1図(c)は固定子の巻線5−1と5−
5に電流を流し、その結果固定子の磁極4−1と4−5
に夫々対向する回転子ヨークの極歯r1とr6とが対向整
列したところを示しているが、この時に他の磁極4−
2、4−3、4−4について見ると、磁極4−2と4−
4に於ては対向する回転子ヨークの極歯との重なり角は となり、磁極4−3は回転子ヨークの極歯とは全く重な
つていない。次に巻線5−2に電流を流し巻線5−1の
電流を止めると磁極4−2と回転子ヨークの極歯r2
が吸引し回転子が右の方向に回転し、回転子ヨークの極
歯r2が磁極4−2と重なつた位置で静止する。この時
に回転子が回転した角度、即ちステツプ角は である。
ステツピングモータに於てはこのステツプ角がモータの
分解能を示すものであるから回転子ヨークの極歯の配設
数を多くすればステツプ角を小さくできるが極端に極歯
の数を多くすることは工作精度から自ら限度がある。
本発明の目的は上記のような問題を解決するまた、米国
特許第4000452号明細書には、夫々に巻線を巻装
した磁極5個を1組とした磁極群を複数個備えた固定子
と、該固定子と空隙を介して対向し、回転自在に支承さ
れた回転子とより成り、該回転子は軸方向にN極とS極
が交互に現れるよう等ピッチで配設し、固定子磁極の先
端には前記回転子ヨークの磁極歯と等しい幅の複数個の
極歯を備え、同一及び異種グループ間における互いに隣
接する固定子磁極を所定ピッチで配設したステッピング
モータが示されている。
然しながら、この例ではホールデングトルクの発生に関
与することになる、回転子の極歯と整列している固定子
磁極の極歯の数が少ないという欠点がある。
本発明は上記の欠点を除くようにしたものである。
本発明のステツピングモータは、夫々に巻線を巻装した
磁極5個を1組とした磁極群を複数個備えた固定子と、
該固定子と空隙を介して対向し回転自在に支承された回
転子とより成り、該回転子は軸方向にN極とS極を着磁
した永久磁石の両端面に回転子ヨークを当接しその外周
に複数個の極歯をN極とS極が交互に現れるよう等ピツ
チで配設して形成したステツピングモータに於て、固定
子磁極の先端に前記回転子ヨークの極歯と等しい幅の複
数個の極歯を設け、この極歯のうち最も外周に位置する
2つの極歯の外端位置を他の極歯の幅の1/5、即ち極
歯の配設ピッチの1/10だけ異ならしめるようにした
ことを特徴とする。
以下図面によつて本発明の実施例を説明する。
本発明に於ては第2図に示すようにステツピングモータ
の固定子の磁極の数は10個としそのうちの5個10−
1〜10−5を1組とし、この組に他の5個10−6〜
10−10を対称の位置に配設し、各磁極の先端には
(n+1)個、例えば4個の極歯を設ける。
又第3図に示すように最も外側に設けられた2個の極歯
を除き他の極歯の配設ピツチを回転子ヨークの極歯の配
設ピツチθrとし、歯幅を とし、上記最も外側の極歯の幅を他の極歯より だけ減少せしめる。更に互いに隣接する磁極10−1と
10−2及び磁極10−3と10−4の最も外側の極歯
の中心線間のピツチを互いにa、互いに隣接する磁極1
0−2と10−3の最も外側の極歯の中心線間のピツチ
をb、同じく磁極10−4と10−5の場合をcとし、
磁極10−5〜10−10についても同様とした場合、
ピツチa,b,cを次のような関係ならしめる。
a=θr(k+0.2)………(1) b=θr(k−0.3)………(2) c=θr(k+0.7)………(3) (但しkは正の整数) 又回転子ヨークの極歯の数Zrを Zr=5m(n+k)とする。
(ここでnは2以上の正の整数、mは正の整数) 尚、第2図に示した実施例は上記の係数をk=2、n=
3、m=2とした場合で回転子の極歯の数ZrはZr=5m
(n+k)よりZr=5×2(3+2)=50。従つて回
転子の極歯の配設ピツチθrはθr=360゜/50=7.
2゜となる。
各磁極間のピツチはa=θr(2+0.2)=2.2θ
r、b=θr(2−0.3)=1.7θr、c=θr(2+
0.7)=2.7θrとなり、この配設ピツチと回転子
ヨークの極歯との関係位置を第3図に示す。第3図では
第2図のA−A′間のみを示す。各磁極10−1〜10
−5には夫々固定子巻線が巻装され、各巻線には直流電
源より制御装置によりスイツチを介して2方向に選択的
に通電される。
この実施例では永久磁石に当接した2個の回転子ヨーク
に設けた極歯の位置は互いに1歯分だけ円周方向に位置
がずれているので固定子と対向する回転子ヨークの極歯
には 毎にN極とS極が交互に出現する。
第3図の(a),(b),(c),(d),(e)は第4図に示すシー
ケンスに依つて固定子磁極10−1〜10−5の巻線を
励磁した場合の回転子のヨークの極歯の位置を示してい
る。第4図に示す励磁シーケンスで、固定子磁極10−
1〜10−5の極性がシーケンス(a)の位置になるよう
に励磁すると第3図で回転子の位置が(a)の位置に静止
する。
第3図で回転子が(a)の位置の場合、固定子磁極10−
3の極歯群に対し回転子ヨークの極歯が整列しており、
磁極10−3を中心とし、隣接して左と右に配設されて
いる磁極10−2と10−4とはその極歯と回転子ヨー
クの極歯との重なり方が全く等しく、しかも回転子ヨー
クの極歯のずれ方向が互いに反対となつているから、回
転子に作用する回転力が反対でしかも相等しい。又磁極
10−1と10−5との間でも同じように回転子に作用
する回転力は反対で相等しくなつているから、回転子を
第4図のシーケンス(a)で励磁すると回転子は第3図の
(a)の位置に静止する。
次に励磁シーケンスを第4図のシーケンス(b)とすると
磁極10−1の極性がN極よりS極に反転し他の磁極は
不変であるので、磁極10−1に於ける回転子ヨークの
極歯との間に作用する回転力が第4図のシーケンス(a)
では左向に作用していたが、シーケンス(b)では右向に
逆転するので全体として回転子を右側に回転させる力が
作用し、回転子が だけ回転して、固定子磁極と回転子ヨークの極歯に作用
する回転力が平衡して回転子は第3図の(b)の位置に静
止する。更に同じように固定子の励磁シーケンスを第4
図の(c),(d),(e)と順次切換えていくとシーケンスの
切換毎に回転子が だけ右向に歩進する。
このように第2図、第3図に示した本発明に依るステツ
ピングモータは、5個1組の巻線の励磁シーケンスを順
次1個の巻線の通電方向を反転し、その極性を切替える
毎に回転子極歯の配設ピツチθrの10/1の角度だけ歩進
させることができ、第1図に示した従来技術による4相
ステツピングモータのステツプ角が であるのに対し と実に2.5倍の分解度に向上させることができる。
更に本発明に依るステツピングモータに於ては回転子の
静止位置が第3図の(a)の場合、磁極10−3の極歯と
回転子の極歯が整列し、固定子磁極10−2と10−4
即ち整列している固定子磁極10−3の回転方向の位置
で前後に隣接している磁極の極歯ロとハとは回転子の極
歯と夫々極歯の幅1/5がずれており、磁極10−2の
極歯イの左端と対向する回転子の極歯Sの左端が整列し
ており、磁極10−4の極歯ハの右端と対向する回転子
の極歯Nの右端が整列している。即ち(a)のシーケン
スで回転子の極歯と整列する固定子の極歯は磁極10−
3の全部と、磁極10−2の左端と磁極10−4の右端
の極歯が夫々整列し、回転子の位置を固定するように作
用する。
次に回転子を右方向に回転せしめるにはシーケンスの
(b)に示すように励磁状態を切り換えると、第3図の
(b)の回転子位置となり回転子がθr/10右方向に
回転して静止する。
(b)のシーケンスでは、固定子の磁極10−4の極歯
と回転子の極歯が整列し、磁極10−3の極歯のイの左
端と対向する回転子の極歯Nの左端と、磁極10−5の
極歯ニの右端と対向する回転子の極歯Sの右端とが夫々
整列する。
このように、ある励磁シーケンスにおいて全部極歯が、
対向する回転子の極歯と整列している磁極を中心として
回転方向に前後に隣接する磁極の極歯の中で左方向に隣
接している磁極の極歯の左端と右方向に隣接している磁
極の極歯の右端とが夫々整列するようになり、回転子の
位置を固定するように作用するからホールデングトルク
が増加し、この大きなホールデングトルクにより静止精
度が増大する。
第3図に於ては第2図に示した10個の磁極中その半分
の5個のみについて示してあるが、残りの半分の部分に
ついても上記と同様である。
第5図は固定子磁極の先端に設けた極歯の中で最も外側
に設けた極歯の幅を他の極歯より だけ増加した本発明の他の実施例を示す。
この実施例は各磁極の配設ピツチを磁極10−1と10
−2の間がa=θr・k、磁極10−2と10−3との
間がb=θr(k−0.5)、磁極10−3と10−4
との間はa=θr・kとなるように配設し、kの値は第
1の実施例と同じに2とした場合である。
この実施例に於ては磁極10−3の極歯と回転子ヨーク
の極歯は完全に整列し、磁極10−2の最も右側の極歯
の右端とこれに対向する回転子ヨークの極歯の右端とが
整列し、又磁極10−4の最も左側の極歯の左端とこれ
に対向する回転子ヨークの極歯の左端とが整列し、磁極
10−2と10−4の夫の他の極歯と回転子ヨークの極
歯との間に作用する力は方向が互いに反対で力の大きさ
は同じであるから平衡し、又磁極10−1と10−5の
極歯と回転子ヨークの極歯との間に作用する力も、同じ
ように力の大きさが等しく方向が反対であるから平衡し
回転子は第5図の位置で静止する。上記整列した極歯に
よるホールデングトルクの増加は第1の実施例と同様で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は従来のステツピングモータの縦断面図、第
1図(b)はその説明用縦断側面図、第1図(c)はその固定
子磁極と回転子ヨークの極歯との関係位置を示す展開
図、第2図は本発明ステツピングモータの固定子磁極の
説明図、第3図は本発明ステツピングモータの固定子磁
極の極歯と回転子ヨークの極歯との関係位置を示す展開
図、第4図は固定子巻線の励磁シーケンス、第5図は夫
々本発明の他の実施例における固定子磁極の極歯と回転
子ヨークの極歯との関係位置を示す展開図である。 1……ステータハウジング、2……エンドブラケツト、
3……軸受、4……固定子鉄芯、4−1〜4−8……磁
極、4a……極歯、5,5−1〜5−8……巻線、6…
…回転子軸、7……回転子ヨーク、7a……極歯、8…
…永久磁石、10−1〜10−10……磁極、r1〜r
10……極歯、θr……ピツチ、Zr……極歯の数。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】夫々に巻線を巻装した磁極5個を1組とし
    た磁極群を複数個備えた固定子と、該固定子と空隙を介
    して対向し回転自在に支承された回転子とより成り、該
    回転子は軸方向にN極とS極を着磁した永久磁石の両端
    面に回転子ヨークを当設しその外周に複数個の極歯をN
    極とS極が交互に現れるよう等ピッチで配設して形成し
    たステッピングモータに於て、固定子磁極の先端に前記
    回転子ヨークの極歯と等しい幅の複数個の極歯を設け、
    この極歯のうち最も外周に位置する2つの極歯の外端位
    置を他の極歯の幅の1/5、即ち極歯の配設ピッチの1
    /10だけ異ならしめたことを特徴とするステッピング
    モータ。
  2. 【請求項2】夫々に巻線を巻装した磁極5個を1組とし
    た磁極群をm個備えた固定子と、該固定子と空隙を介し
    て対向し、回転自在に支承された回転子とより成り、該
    回転子は軸方向にN極とS極を着磁した永久磁石の両端
    面に回転子ヨークを当接しその外周にZr個の極歯をN
    極とS極が交互に現れるよう等ピッチで配設したステッ
    ピングモータに於て、固定子磁極の先端には前記回転子
    ヨークの極歯と等しい幅の(n+1)個の極歯を備え、
    隣接した磁極の互いに隣接する極歯間のピッチがa及び
    bである場所を夫々2ケ所、同じくcである場所を1個
    所とし、各磁極の先端に設けられた極歯の中で最も外側
    に設けられた極歯の幅を他の極歯より だけ減少し、上記各磁極の配設ピッチa,b,cの値を a=θr(k+0.2) b=θr(k−0.3) c=θr(k+0.7) Zr=5m(n+k) (但しθr=360/Zr、k,mは正の整数、nは2
    以上の正の整数とする。) となるように配設したことを特徴とするステッピングモ
    ータ。
  3. 【請求項3】夫々に巻線を巻装した磁極5個を1組とし
    た磁極群をm個備えた固定子と、該固定子と空隙を介し
    て対向し、回転自在に支承された回転子とより成り、該
    回転子は軸方向にN極とS極を着磁した永久磁石の両端
    面に回転子ヨークを当接しその外周にZr個の極歯をN
    極とS極が交互に現れるよう等ピッチで配設したステッ
    ピングモータに於て、固定子磁極の先端には前記回転子
    ヨークの極歯と等しい幅の(n+1)個の極歯を備え、
    隣接した磁極の互いに隣接する極歯間のピッチがa及び
    bである場所を夫々2ケ所、同じくcである場所を1個
    所とし、各磁極の先端に設けられた極歯の中で最も外側
    に設けられた極歯の幅を他の極歯より だけ増加し、上記各磁極の配設ピッチa,b,cの値を a=θr・K b=θr(k−0.5) c=θr(k+0.5) Zr=5m(n+k) (但しθr=360/Zr、k,mは正の整数、nは2
    以上の正の整数とする。) となるように配設したことを特徴とするステッピングモ
    ータ。
JP58032967A 1983-03-02 1983-03-02 ステツピングモ−タ Expired - Lifetime JPH0634571B2 (ja)

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JPS59159660A JPS59159660A (ja) 1984-09-10
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4000452A (en) 1973-08-25 1976-12-28 Gerhard Berger Fabrik Elektrischer Messgerate Multiphase variable-stepping-angle synchronous motor
US4112319A (en) 1976-12-23 1978-09-05 Sigma Instruments, Inc. Synchronous motor with heterogeneously pitched teeth

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4112319A (en) 1976-12-23 1978-09-05 Sigma Instruments, Inc. Synchronous motor with heterogeneously pitched teeth

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JPS59159660A (ja) 1984-09-10

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